TÍTULO: ESTUDOS DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS PARA O PROCESSO DE SEPARAÇÃO DE FASES NA PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL DE COCO (COCOS NUCIFERA L.)

AUTORES: Andra Ferro Ribeiro, R. (UFAL) ; Inácio Soletti, J. (UFAL) ; Helena Vieira Carvalho, S. (UFAL) ; Machado, A. (UFAL)

RESUMO:O biodiesel apresenta como uma fonte de energia promissora para substituição parcial ou total ao óleo diesel mineral.Existe uma variedade muito grande de matérias primas que podem ser usadas para produzir biodiesel,por exemplo, a do coco.Este trabalho avaliou a influência de variáveis como temperatura, pH e concentração (p/p) em sistemas binários de água e biodiesel de óleo de coco. O fator resposta dessas análises foi o mínimo tempo para que houvesse a formação da interface clara e bem definida entre água e óleo.Os resultados mostraram forte influência dessas variáveis na separação de fases, mostrando que na temperatura de 60 ºC, concentração de 20 % e pH 4 foram as condições mais favoráveis para que ocorresse a separação de forma mais eficiente.

PALAVRAS CHAVES: biodiesel; coco; transesterificação

INTRODUÇÃO:Nesses últimos anos a procura por combustíveis renováveis tem se intensificado em virtude de uma possível crise energética futura e também pelas questões ambientais discutidas atualmente, pois a maior parte da energia produzida provém de fontes não renováveis.O uso do biodiesel no mundo representará uma contribuição para o meio ambiente de modo que ocorram os níveis de poluição e degradação do mesmo seja minimizada, (biodieselbr.com).Para sua produção usam-se matérias primas como os óleos vegetais, gordura animal e óleos de gorduras residuais. Atualmente o processo mais utilizado pra produção de biodiesel é a transesterificação, pois proporciona um produto com características bastante semelhantes ao diesel, Meher et al (2004). Este processo é responsável por significantes reações orgânicas, uma vez que o triacilglicerol (óleo ou gordura) reage com álcool formando ésteres alquílicos de ácidos graxos e glicerol. Também denominado de alcoólise a transesterificação é reversível e na presença de um catalisador ácido ou básico o mesmo colabora com o rendimento mostrado por Meher et al (2004).Dentre os trabalhos da literatura, os catalisadores KOH e NaOH são os mais usados devido a um melhor rendimento da reação segundo Freddman et al (1986).A purificação do biodiesel é realizada inicialmente através de lavagens em um balão de decantação com uma solução ácida diluída e a seguir com água neutra objetivando eliminar o restante do catalisador, o excesso de álcool e a glicerina.O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência de variáveis como temperatura de 30 °C, 45 °C e 60 °C; concentração (p/p) de água de lavagem de 10 %, 15 % e 20 % e pH da água de lavagem de 4, 7 e 10.

MATERIAL E MÉTODOS:Produziu-se biodiesel de óleo de coco e posteriormente realizou-se sua separação e purificação.O álcool utilizado neste trabalho foi o álcool etílico absoluto P.A., o catalisador hidróxido de potássio P.A e óleo de coco (Cocos nucifera L.) Para a purificação foi utilizado solução de ácido sulfúrico diluída, água destilada e sulfato de magnésio anidro.A reação de transesterificação foi realizada em uma unidade piloto composta por reator, agitador mecânico e banho termostático.As condições de reação foram 1,5 % de catalisador referente à massa de óleo e foi usada uma razão estequiométrica óleo/etanol de 1:10, agitação de 350 RPM e temperatura de 30 ºC, conforme dados de Almeida (2010).As variáveis estudadas durante os experimentos estão relacionadas ao processo de purificação de biodiesel e exerce grande influência na velocidade de separação das fases da mistura binária água/biodiesel etílico de soja.Assim sendo, para cada ensaio foi determinado o tempo de separação.O procedimento para a realização dos experimentos foram os seguintes: inicialmente pesou-se a massa de biodiesel numa proveta de 50 mL utilizando uma balança analítica e em seguida, a proveta foi ambientada com o biodiesel.Então adicionou-se o volume de água referente às concentrações mássicas citadas anteriormente e a seguir agitou-se manualmente. Todos os testes foram realizados em triplicata.Para as temperaturas avaliadas, usou-se banho termostático.. Em relação à variação de pH da água, foram preparadas soluções de ácido sulfúrico diluído (pH 4,0), de hidróxido de potássio (pH 10,0) e para o pH 7,0 foi utilizada água destilada.O Fator de resposta avaliado em todos os ensaios foi o tempo (segundos) necessário para que houvesse a formação de uma interface límpida, além da observação de sabão e incrustações.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:A Figura 1 relaciona as variáveis estudadas em função do tempo médio de separação. O gráfico A avalia a concentração de 10% p/p de água durante a separação binária, o gráfico B a uma concentração de 15% e o gráfico C a uma concentração de 20%.Observa-se nos três gráficos que a influência da temperatura na velocidade de separação das misturas binárias é elevada, uma vez que em temperaturas mais baixas, a separação ocorre de forma mais lenta.Uma possível explicação para tal fenômeno é o fato de que com o aumento da temperatura, a energia cinética das moléculas também aumenta.Somando isso a diferença de densidade e redução da viscosidade do sistema faz com que a separação dos componentes se dão de forma mais rápida.Portanto, para a faixa estudada, a maior temperatura (60°C) resultou em menor tempo de separação entre as misturas binárias.Verificou-se que para pH elevados, durante a agitação do sistema houve a formação de uma espécie de emulsão dificultando a separação entre as fases, ocasionando um maior tempo para que ocorresse a separação.Tal fato também pode ser explicado pelo favorecimento da reação de saponificação que ocorrem normalmente entre óleos e bases fortes em temperaturas elevadas.Uma questão importante relacionada ao processo de purificação é a quantidade de água e etapas sucessivas de lavagem.Baseado nisso, constatou-se que para uma concentração de 20% de água obteve-se uma separação mais rápida e a água de lavagem apresentou uma aparência mais límpida quando comparado aos outros ensaios, podendo ocasionar num processo industrial uma diminuição do número de etapas de lavagens durante a purificação do biodiesel.Em termos de dimensionamento de equipamentos e tempo de processo, isso pode ser atrativo durante as etapas de separação e purificação.

Figura 1

Gráficos avaliando a influência do pH e temperatura nas concentrações de 10%, 15% e 20% p/p de água durante a separação da mistura binária.

CONCLUSÕES:O aumento da temperatura influencia a diminuição do tempo de separação entre as fases.Em baixas faixas de pH ocorre favorecimento.Já com o aumento do pH propiciou a formação de uma emulsão, diminuindo a velocidade de separação.Em relação a percentagem mássica de água/biodiesel, a concentração de 20% mostrou-se mais eficiente. Aliado a isso, conclui-se, após o tratamento dos dados, que as variáveis estudadas podem ser promissoras nos processos de separação e purificação de biodiesel na área de pesquisa, assim como na área industrial com temperatura de 60 oC, pH 4

AGRADECIMENTOS: Agradecemos primeiramente à DEUS e depois aos nossos familiares e colegas de estudos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:FREDDMAN, B.; BUTTERFIELD, R. O.; PRYDE, E.H.; J. Am. Oil Chem. Soc., 63, 1598, 1986;
MEHER, L. C.; SAGAR, D. V.; NAIK, S. N.; Renew. Sustain. Energy Rev., 10, 248. 2004;
http://www.biodieselbr.com/biodiesel/historia/biodiesel-historia.htm acessado em 26/02/2012